一种锂电池的制作方法

1.本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池。


背景技术：

2.锂离子电池以其循环寿命好、环境友好、价格合适等优点而受到市场的青睐，并广泛应用于通讯电子、电动汽车等领域。为了提高电动汽车的续航里程，满足社会的切实需要，开发设计高能量密度的锂离子电池已成为行业趋势，但是高能量密度的锂离子电池在针刺、挤压、短路以及过充等情况下容易出现爆炸或起火等安全事故，因此，使用者、售后端以及锂离子电池生产厂商都对锂离子电池的安全性能提出了新的要求。
3.目前，主要采用提高正极活性物质层中粘结剂含量或增厚隔离膜表面的陶瓷涂层等方式来改善锂离子电池的安全性能，但是这些方式都会降低锂离子电池的能量密度。


技术实现要素：

4.本发明提供一种锂电池，能够在保证锂电池较高的能力密度的情况下，显著提高锂电池的安全性能。
5.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种锂电池，包括正极片、陶瓷层、胶膜以及负极片，
7.上述正极片的外表面包覆有上述陶瓷层，上述胶膜设置在上述陶瓷层与上述负极片之间，以使上述正极片与上述负极片相连。
8.可选地，上述陶瓷层的材料包括陶瓷颗粒和粘合剂。
9.可选地，上述陶瓷颗粒的材料包括二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、勃姆石中的一种。
10.可选地，上述粘合剂为水溶性粘合剂或油溶性粘合剂。
11.可选地，上述陶瓷颗粒通过机械研磨的方法制成。
12.可选地，上述陶瓷层内设有容纳腔，上述正极片置于上述容纳腔内，且上述正极片贴合上述容纳腔内壁设置，上述陶瓷层的端部设有连接口，正极导线穿设于上述连接口与上述正极片电连接。
13.可选地，上述胶膜的材料为pvdf。
14.可选地，还包括正极耳和负极耳，上述正极耳与上述正极片电连接，上述负极耳与上述负极片电连接。
15.可选地，上述正极耳和上述负极耳包括金属片。
16.可选地，上述金属片为铝片、镍片或铜片。
17.本发明的有益效果为：
18.通过在正极片的外表面设置陶瓷层，当电池温度升高时，陶瓷层不会在受热的情况下收缩，从而避免由于陶瓷层收缩而使正极片和负极片接触，导致电池短路损坏，提高电池的安全性能。通过在陶瓷层和负极片之间设置胶膜，使正极片和负极片相连，与直接堆叠
相比，能够缩短正极片与负极片之间的距离，从而提高电池的能量密度以及充放电功率。
附图说明
19.图1为本发明提供的锂电池结构的局部示意图；
20.图2为图1的局部剖视图；
21.图3为本发明提供的正极片与陶瓷层的装配图。
22.图中：
23.100、正极片；110、正极导线；200、陶瓷层；300、胶膜；400、负极片。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.现有技术中锂离子电池的正、负极片之间通过隔膜连接，而隔膜在受热的情况下会收缩，导致正负极短路，甚至起火，严重影响锂离子电池的安全性能。为了提高锂离子电池的安全性能，往往采用增加正极活性物质层中粘结剂含量或增厚隔离膜表面的陶瓷涂层等方式，但是这些方法会降低锂离子电池的能量密度。
29.针对上述问题，在本发明的一个实施例中，提供了一种锂电池，如图1和图2所示，该锂电池包括正极片100、陶瓷层200、胶膜300以及负极片400，其中，正极片100的外表面设有陶瓷层200，在陶瓷层200与负极片400之间设有胶膜300，通过胶膜300将正极片100和负极片400相连。
30.通过在正极片100的外表面设置陶瓷层200，将陶瓷层200作为电池隔膜来使用，陶
瓷涂层在电池受热时不会收缩，耐热性能和机械性能较好，避免因电池受热而导致正负极短路，安全性能好。通过胶膜300将正极片100和负极片400相连，能够缩短正极片100与负极片400之间的距离，提高锂电池的能量密度以及充放电功率。
31.进一步地，在一个实施例中，正极片100、胶膜300以及负极片400之间可以通过热压工艺相连，通过热压工艺能够进一步缩小正极片100与负极片400之间的距离，进而提升锂电池的能量密度，且热压工艺简单，加工速度快，适用于量产。
32.优选地，陶瓷层200的材料包括陶瓷颗粒和粘合剂，通过将陶瓷颗粒与粘合剂混合后涂覆于正极片100的外表面，能够简化生产工序，使得陶瓷层200与正极片100之间的连接更加牢固，不易脱落和损耗，且成本较低，通过调节陶瓷颗粒与粘合剂之间的比例，能够使陶瓷颗粒致密地涂覆于正极片100的外表面，提高陶瓷层200工作的可靠性，避免正极片100与负极片400之间短路，提高锂电池的安全性能。
33.优选地，在一个实施例中，粘合剂可以为水溶性粘合剂，水溶性粘合剂主要通过表面吸收水分来完成干固或粘结，粘结时间一般为几秒钟至一分钟左右，能够立即产生坚固的粘结效果，示例性地，水溶性粘合剂可以是丁苯乳液(sbr)、羟甲基纤维素(cmc)、聚四氟乙烯乳液(ptfe)或聚丙烯酸酯(paa)等，水溶性粘合剂的分解温度高于270℃，具有较好的热稳定性，在加工稳定性方面，与常规的乳液相比，水溶性粘合剂具有良好的抗冻融性能，并且在高速剪切下不会破乳，具有优异的研磨稳定性，非常适合与粉料一起进行机械分散。在其他实施例中，粘合剂可以为油溶性粘合剂，示例性地，油溶性粘合剂可以为聚偏氟乙烯(pvdf)以及聚偏氟乙烯的均聚物和共聚物等，根据实际需要选择即可。
34.优选地，陶瓷颗粒可以通过机械研磨的方法制成，陶瓷颗粒的直径可以根据实际需要设置的大一些，使得陶瓷层200内的空隙率较大，进而提高锂电池的倍率。通过机械研磨方法制造的陶瓷颗粒的形状为不规则形状，能够提高陶瓷颗粒与陶瓷颗粒之间的空隙率，进而有效提高锂电池的倍率。
35.进一步地，在一个实施例中，陶瓷颗粒的材料可以包括二氧化硅。在另一个实施例中，陶瓷颗粒的材料也可以包括二氧化钛。在又一个实施例中，陶瓷颗粒的材料还可以包括三氧化二铝。在其他实施例中，陶瓷颗粒的材料还可以包括勃姆石，根据所需陶瓷颗粒的硬度以及其它机械性能的需求选择即可。
36.进一步地，在一个实施例中，由于正极片100为很薄的薄片，因此，可以在正极片100的正面和背面全部涂覆陶瓷层200，正极片100与陶瓷层200的接触性能好且不易脱落，导电性能好，能够有效降低锂电池的内阻，提高锂电池的能量密度。在另一个实施例中，如图3所示，陶瓷层200内设有容纳腔，正极片100置于容纳腔内，且保证正极片100全部外表面与容纳腔的内壁接触，保证导电率，在容纳腔的端部设有连接口，正极导线110穿设于连接口与正极片100电连接，正极导线110的另一端与正极耳相连，通过设置容纳腔将正极片100置于容纳腔内，一方面，容纳腔可以对正极片100形成包覆作用，避免正负极接触而短路，提高锂电池的安全性能；另一方面，陶瓷层200与正极片100之间无需粘结剂进行粘结，能够提高正极片100的导电性，降低锂电池的内阻，进而达到提高锂电池的能量密度的目的。
37.优选地，正极导线110可以为金属片，如铝片，也可以为其他能够导电的金属材料，根据实际需要选择即可。
38.进一步地，在一个实施例中，胶膜300的材料可以为pvdf，pvdf具有一定的粘性，能
够将正极片100和负极片400连接在一起，且pvdf的抗氧化还原能力强，热稳定性好，不会因为锂电池受热而使正极片100和负极片400分离，能够保证锂电池的结构稳定性。采用pvdf将正极片100和负极片400连接，能够缩短正极片100和负极片400之间的距离，使得在相同的空间内可以层叠更多的正极片100和负极片400，进而提高锂电池的能量密度，且能够保证锂电池的安全性能。
39.进一步地，锂电池还包括正极耳和负极耳，正极耳与正极片100电连接，负极耳与负极片400电连接，进而将锂电池的正极和负极分别汇流到正极耳和负极耳，正极耳和负极耳是锂电池进行充放电时的接触点。
40.优选地，正极耳和负极耳包括金属片和胶片，金属片设置在两片胶片的中间，电池封装时通过加热(140℃左右)使胶片与铝塑料膜热熔密封粘结在一起，胶片的绝缘性能可以在电池封装时防止金属片与铝塑料膜之间发生短路。
41.进一步地，在一个实施例中，胶片可以选用黑胶；在另一个实施例中，胶片也可以选用白胶；在其他实施例中，胶片还可以选用单层胶，根据实际需要选择即可。
42.进一步地，在一个实施例中，正极耳可以采用铝片，负极耳可以采用镍片；在其他实施例中，负极耳也可以采用铜片等，根据实际需要选择即可。
43.本发明通过在正极片100的外表面设置陶瓷层200，省去了传统的隔膜，提高了锂电池耐热性能，使锂电池受热时不会发生正负极短路的现象，提高了锂电池的安全性能，且陶瓷层200的设置，提高了锂电池的力学性能以及机械性能，生产成本低。通过采用陶瓷颗粒与粘合剂混合的方式涂覆陶瓷层200，提高了陶瓷层200的空隙率，进而提高了正极片100的导电性能，有效降低了锂电池的内阻，进而有效提高了锂电池的能量密度。通过胶膜300将正极片100和负极片400相连，能够缩短正极片100与负极片400之间的距离，在相同的空间内能够设置更多的正极片100和负极片400，进而提高锂电池的能量密度，且锂离子和电子的传输速率高，制备的锂电池倍率高，循环性能好。
44.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。